CN103459909A - 具有保持弹簧的软管联接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种软管联接器（12，52），其包括具有软管接头部分（16，56）的主体（14，54）和从形成在主体（14，54）上的凸缘（19，59）延伸的保持弹簧（20，60），该软管接头部分具有形成在其上的至少一个突出部（28，68），该保持弹簧（20，60）覆盖软管接头部分（16，56）的一部分，在该部分处保持弹簧（20，60）在软管（22，62）上施加夹紧力，该软管通过突出部（28，68）被限制并保持在保持弹簧（20，60）和软管接头部分（16，56）之间的适当位置。

Description

具有保持弹簧的软管联接器

技术领域

本发明涉及一种用于将柔性弹性体的流体输送软管或管道与加压流体系统连接的机械软管联接器。挠性软管通过从软管联接器的软管接头部分延伸的突出部/倒钩部（barb）以及附接于凸缘并向外延伸以覆盖软管接头部分从而在软管上施加夹紧力的保持弹簧保持在软管接头上，所述软管在不同的操作条件下被保持。

背景技术

用于将挠性软管如弹性体或聚合体的流体输送软管与加压的流体系统联接的机械流体联接器传统上由插入挠性软管的有突出部的软管接头构成。突出部“咬”入软管的内层并起到将软管保持在软管接头上的适当位置的作用。在一些安装中，例如带夹或扭线夹等夹具安装在软管上从而在软管的外部施加附加的夹紧力以增加软管在突出部上的保持力。

现有技术的夹具例如带夹或单/双钢丝弹簧夹已经被用来在软管的外部上施加附加的夹紧力。例如，授予Branstetter的US专利No.3,805,337涉及一种单钢丝自紧弹簧软管夹，其通常用于在挠性软管上施加夹紧力以将其保持在有突出部的配件上。这在‘337专利的图1-3中作为夹具10示出。

授予Abbiati等人的US专利No.3,333,871涉及一种双钢丝自紧弹簧软管夹，其用于在挠性软管上施加夹紧力以辅助将软管保持在软管接头配件的有突出部的软管接头上的适当位置。这种弹簧软管夹在‘871专利的图2中以夹具35示出。

授予Oetiker的US专利No.4299012涉及一种带型软管夹具，其端部在组装之后通过与孔接合的、延伸的钩配件卡在一起。夹具可以通过螺栓紧固件进一步卡紧，所述螺栓紧固件在旋转之后进一步减小夹具的内径。

这些夹具已经被证明在生产过程中难以操控，因为夹具是单独的零件，在一些应用中它们的性能是令人怀疑的。安装在软管上要求使用工具，这也证明了难以在有局限的环境中使用。还有，在使用一段时间之后，夹具的夹紧力因夹紧状态下的永久变形而降低。在高的压力下，管道或软管可能因轴向应力而经历壁厚的变化。当现有技术的夹紧系统被用来施加夹紧载荷时这种壁厚的变薄可能导致软管上的夹紧力降低。

附图说明

图1是未安装软管的示例性软管联接器的剖视图；

图2是如在图1的示例性软管联接器上示出的保持弹簧的剖视图；

图3是图1的保持弹簧的透视图；

图4是示例性软管联接器组件的剖视图，其中保持弹簧在软管刚要安装之前被完全地压缩；

图5是示例性软管联接器组件的剖视图，其中软管被安装在软管联接器上，保持弹簧仍被压缩；

图6是图5的示例性软管联接器组件的剖视图，其中保持弹簧被释放，弹簧挡圈压靠在软管上；

图7是图7的保持弹簧的可选实施例的剖视图；

图8是图8的保持弹簧的可选实施例的透视图；

图9是图8的软管联接器组件的可选实施例的剖视图；以及

图10是已安装有保持弹簧的软管联接器的可选实施例的透视图。

发明内容

本发明涉及一种用于利用具有至少一个联接器突出部的软管接头将软管或管道固定至联接器主体上的软管联接器。保持弹簧安装在软管联接器主体上以提供在将软管或管道组装至软管联接器上之前是一个单件的软管联接器。保持弹簧（至少）部分地覆盖软管接头，在第一端保持在软管联接器的主体上并且在第二端具有弹簧挡圈。弹簧挡圈具有斜切部，在弹簧首先被压缩以便将软管组装在软管接头上并越过突出部之后，所述斜切部在软管接头处接触并压靠着软管。保持弹簧在软管上产生轴向分力和垂直分力两者，该轴向分力和垂直分力将软管夹紧在联接器突出部上。当保持弹簧被压缩时，软管受压越过软管接头和联接器突出部并抵靠着形成在软管接头中的软管止动部。然后保持弹簧被释放并被允许轴向地延伸以及迫使弹簧挡圈在联接器突出部处抵靠着软管。这在软管上施加了夹紧力从而将软管固定在联接器突出部上以及软管联接器的软管接头上。

当软管厚度因工作压力的变化而增大或减小时该夹紧力保持不变。示例性的软管联接器显示了允许软管或管道的壁厚变化的径向顺应性。软管联接器还显示了当相对较高的内部压力在软管壁或管道壁内产生高的拉伸应力和轴向应力（其导致应变引起的软管的拉伸）时允许软管和软管联接器的轴向尺寸变化的轴向顺应性。示例性的软管联接器具有一些轴向顺应性，该轴向顺应性自动地为轴向变化实施调节。

弹簧挡圈被示出为具有斜切部，当软管安装在软管接头上并且保持弹簧被释放时，该斜切部接触软管。斜切部的角度与软管接头突出部的几何结构以及软管的几何结构相互作用以确定由保持弹簧施加至软管的轴向力和垂直力的程度。这些尺寸和具体的几何结构以及弹簧参数可以改变并根据具体实施例进行选择以提供软管在软管联接器上所需的夹紧力。

具体实施方式

现参考下面的讨论以及附图，详细示出了对本发明的系统和方法的说明性方案。尽管附图代表一些可能的方案，但附图不必是按比例的且一些特征可能被放大、去除或部分地剖开以更好的示出和解释本发明。此外，本文的描述并非意在穷举，也非意在将本发明限制或约束成附图中或下面详细描述中所示的精确形式或构型。

而且，在下面的讨论中可能引入了数个常量。在一些情况下提供了常量的说明性数值。在另一些情况下，没有给出明确的值。常量的值将取决于相关的硬件的特性和这些特性的相互关系以及与本发明的系统相关的环境条件与操作条件。

本发明涉及一种软管联接器，该软管连接器用于通过使用具有至少一个联接器突出部的软管接头将软管或管道固定在联接器主体上。保持弹簧安装在软管联接器主体上以提供软管联接器，在将软管或管道组装到该软管联接器上之前该软管联接器是一个单件。保持弹簧部分地覆盖软管接头，第一端保持在软管联接器的主体上，第二端上具有弹簧挡圈。该弹簧挡圈具有斜切部，在弹簧为了将软管组装在软管接头上并越过突出部而首先压缩之后，该斜切部在软管接头处接触并压靠着软管。保持弹簧在软管上产生轴向分力和垂直分力两者，所述轴向分力和垂直分力将软管夹紧在联接器突出部上。当保持弹簧被压缩时，软管受压越过软管联接器突出部并抵靠着形成在软管接头中的软管止动部。然后保持弹簧被释放，并被允许轴向地延伸以及迫使弹簧挡圈在联接器突出部处抵靠着软管。这在软管上施加了夹紧力从而将软管固定在联接器突出部上以及软管联接器的软管接头上。

在当软管厚度因操作压力的变化而增加或减少时仍维持这种夹紧力。示例性的软管联接器显示了允许软管或管道的壁厚变化的径向顺应性。软管联接器还显示了当相对较高的内部压力在软管壁或管道壁内产生高的拉伸应力和轴向应力（其导致应变引起的软管的拉伸）时允许软管和软管联接器的轴向尺寸变化的轴向顺应性。示例性的软管联接器具有一些轴向顺应性，该轴向顺应性自动地为轴向变化实施调节。

弹簧挡圈被示出为具有斜切部，当软管安装在软管接头上并且保持弹簧被释放时该斜切部接触软管。斜切部的角度与软管接头突出部的几何结构以及软管的几何结构相互作用以确定由保持弹簧施加至软管的轴向力和垂直力的程度。这些尺寸和特定的几何结构以及弹簧参数可以改变并根据具体实施例进行选择以提供软管在软管联接器上所需的夹紧力。

现参考附图的图1，其示出了示例性软管联接器12的剖面。软管联接器组件10由软管联接器12、软管22和保持弹簧20组成。注意示例性软管联接器12可以用于与管道或软管连接。例如，单层或多层的弹性体或聚合体软管可以用于聚合体管道，或者材料与层的任意组合可以与如本发明所述的软管联接器一起使用。软管联接器12由联接器主体14和保持弹簧20构成。软管接头16从联接器主体延伸并且是联接器主体的一部分，并且软管接头16包括在其中形成的软管止动部18。软管止动部18通过邻接软管22而起到防止软管22被插得超过软管止动部18的位置。柱状的联接器凸缘19从联接器主体14延伸，该联接器凸缘为在弹簧基底36处附接于联接器凸缘19上的保持弹簧20提供安装表面和支承。传送将要被运输的流体的通道24沿软管联接器12的中心轴线25轴向地延伸。为了将软管联接器12关于一些其它流体装置例如泵、阀或其它联接器（未示出）等密封，设有容纳某种类型的密封元件例如O型环的密封槽26。通常，例如O型环等装置定位于密封槽26内，每个槽26内有一个以提供可靠的密封功能从而使被运输的流体不会漏到软管联接器12的外部。

至少一个软管突出部28从软管接头16延伸并作为该软管接头的一部分，所述软管突出部可以具有包括图1所示形状在内的多种形状。软管突出部28在具有增加的厚度的软管接头16上提供一表面，以提供在软管接头16和软管22之间加强密封的区域（见图5）。突出部16还提供与软管22相互作用的表面以使其向上弯折，使得弹簧挡圈32能在软管22上施加轴向分力和垂直分力两者以增加软管22上的抵靠着软管接头16的密封夹紧力。

现参考附图的图2，其示出了保持弹簧20的平面图。所示保持弹簧20包括三重螺旋弹簧34，该三重螺旋弹簧由数个弹簧圈34A、34B、34C组成，所述数个弹簧圈在它们的末端——在一端通过弹簧挡圈32并在另一端通过弹簧基底36——连接。弹簧基底36安装在联接器主体14上的凸缘19上（见图1）。弹簧挡圈32在其内边缘具有弹簧斜切部/弹簧倒角（chamfer）33，其中弹簧斜切部33在软管突出部28处接触软管22以施加轴向分力和垂直分力从而在软管22上产生对软管接头16的夹紧力。

保持弹簧20和管道22的示例参数如下：管道是12.5mm直径和1.0mm壁厚并由Nylon-12（尼龙-12）材料制成。保持弹簧20的弹簧刚度（springrate）取决于用于保持弹簧的合金，但如果保持弹簧20在1025条件下由15-5PH CRES或17-7PH弹簧条件制成，弹簧刚度在120-150lbs/in的范围内。用于软管联接器组件的规格要求当保持弹簧20在组装之后被释放并在软管接头突出部28对软管22施加轴向力和压缩力时保持弹簧20被压缩约0.3英寸。这等于37lbs至50lbs的压缩力（垂直于联接器主体12的轴线）。需注意的是，在组装时需要单独的弹簧压缩工具以将保持弹簧20压缩足够的距离从而允许软管22在保持弹簧20处于其压缩状态下时被插在软管接头16上。

当在软管联接器组件10上轴向载荷由于机械力以及由于流体的压力而增大时，保持弹簧20在软管22上在更高的压力下提供相对恒定的夹紧力。保持弹簧20增加其安装长度以补偿因软管22以及在非常高的压力下总体软管联接器组件10的拉伸导致的软管22的壁厚减小。

图2示出的保持弹簧20是三线（lead）式混合弹簧，其包括弹簧圈34A、34B和34C。弹簧圈34A、34B和34C在弹簧挡圈32处开始并向下延伸至弹簧基底36。弹簧圈34A、34B和34C可以是任意类型的已知弹簧类型，例如具有某种类型的适合的线圈截面（如圆形、矩形、六边形或八边形钢丝）的螺旋弹簧，或者压缩弹簧、波形弹簧、膜片式弹簧垫圈，或者可以是任意其它类型的材料或设置，只要满足该应用所需的力特性即可，本发明的教导在下面叙述。

现参考附图的图3，其示出了保持弹簧20的透视图。保持弹簧包括由数个弹簧圈34A、34B和34C构成的螺旋弹簧34，弹簧圈34A、34B和34C在它们的末端——在一端通过弹簧挡圈32并且在另一端通过弹簧基底36——相连接。

图2和3示出了保持弹簧20，保持弹簧20是三线式混合弹簧，其包括弹簧圈34A、34B和34C。弹簧圈34A、34B和34C在弹簧挡圈32处开始并向下延伸至弹簧基底36。弹簧圈34A、34B和34C可以是任意类型的已知弹簧类型，例如具有某种类型的适合的线圈截面（如圆形、矩形、六边形或八边形钢丝）的螺旋弹簧，或者压缩弹簧、波形弹簧、膜片式弹簧垫圈，或者可以是任意其它类型的材料或设置，只要满足该应用所需的力特性即可，本发明的教导在下面叙述。

现参考附图的图4，其示出了软管联接器12，其中保持弹簧20完全被压缩以允许安装管道或软管22。软管联接器12包括联接器主体14，该联接器主体具有从其延伸的软管接头16。保持弹簧示出为通过在保持弹簧20的一端形成的弹簧基底36在联接器凸缘19处附接至联接器主体14。软管联接器12包括联接器主体14，其中联接器接头16具有形成在该联接器接头中的软管止动部18。软管止动部18通过邻接软管22起到防止软管22被插入得超过软管止动部18的位置。柱状的联接器凸缘19从联接器主体14延伸，其用作用于保持弹簧20在弹簧基底36处的安装平台。传送被运输的流体的通道24沿软管联接器12的中心轴线25轴向地延伸。为了将软管联接器12关于一些其它流体装置例如泵、阀或其它联接器（未示出）等密封，设有承载某种类型的密封元件例如O型环的密封槽26，所述O型环装置定位于密封槽26内，每个槽26内有一个以提供可靠的密封功能从而使被运输的流体不会漏到软管联接器12的外部。

现参考图5，示例性软管联接器12的剖面被示出为软管22完全被推至软管接头16上。为组装软管联接器组件10，保持弹簧20通过某种类型的弹簧压缩工具被压缩，使得弹簧挡圈32被推回超过软管接头突出部28足够远以便为软管22在软管斜切部30处被推至软管接头16上、然后越过软管接头突出部28并随后到达软管止动部18提供间隙。软管22变形且被示出为软管凸起23，从而至少部分地符合软管接头突出部28的形状。

如图6所示，保持弹簧20随后被释放且保持弹簧20轴向地移动至在软管凸起23处接触软管22。存在在软管凸起23处施加于软管的周向的夹紧力，该周向的夹紧力将软管22限制在该保持弹簧20的弹簧挡圈32和软管接头突出部28之间。存在施加于软管22的轴向力和径向压缩力两者，迫使该软管抵靠着软管接头突出部28以在联接器接头16处使软管22相对于软管联接器12、并且更具体地在软管接头突出部28处密封。可预期的是可以使用附加的软管接头突出部，并且软管接头突出部的形状可以改变以适应软管联接器组件10的性能。

现参考附图的图7，示出软管联接器52的另一实施例，其包括软管联接器主体54、软管接头56和保持弹簧60。软管联接器52由具有软管接头56的联接器主体54构成，其中软管接头56包括软管止动部58。柱状的联接器凸缘59从联接器主体54延伸，该联接器凸缘59在弹簧基底76处支承附接至联接器凸缘59的保持弹簧60。弹簧61形成在弹簧挡圈72的端部，该弹簧斜切部用于在软管凸起63处接触软管22。弹簧斜切部61的角度、软管62的特性和软管突出部68的几何结构很大程度上决定了通过保持弹簧60施加于软管62的轴向分力和垂直分力的绝对值。这些几何结构应当针对各具体应用以及针对软管联接器组件50的各个具体部件材料和其它特性确定。沿软管联接器52的中心轴线65轴向地延伸的是输送被运输的流体的通道64。传送被运输的流体的通道64沿软管联接器52的中心轴线65轴向地延伸。为了将软管联接器52关于一些其它流体装置例如泵、阀或其它联接器（未示出）等密封，设有保持某种类型的密封元件例如O型环的密封槽66，所述O型环装置定位于密封槽66内。每个槽66内设置一个O型环以提供可靠的密封功能，使得被运输的流体不会漏到软管联接器52的外部。

现参考附图的图8，其示出了保持弹簧60的透视图。保持弹簧60包括由两个螺旋弹簧圈74A、74B构成的螺旋弹簧74，弹簧圈74A、74B在它们末端——在一端通过弹簧挡圈72并在另一端通过弹簧基底76——相连接。弹簧挡圈72沿其内边缘具有弹簧斜切部73，且该弹簧斜切部73在软管突出部68处接触软管62。

现参考图9，保持弹簧60的透视图被示出为由弹簧圈74A、74B组成的两线式螺旋弹簧74。弹簧圈74A和74B在弹簧挡圈72处开始并向下延伸至弹簧基底76。弹簧圈74A和74B可以是任意类型的已知弹簧类型，例如螺旋弹簧、圆丝压缩弹簧、波形弹簧或任意其它类型的材料或设置，只要满足该应用所需的力特性即可，本发明的教导在下面叙述。

保持弹簧60和软管62的示例参数如下：管道或软管62是12.5mm直径和1.0mm壁厚并由Nylon-12材料制成。保持弹簧60的弹簧刚度取决于用于保持弹簧60的合金，示例包括1025条件下的15-5PH CRES或17-7PH。用于软管联接器组件50的规格要求保持弹簧60首先被压缩并且然后在软管62被安装并在软管接头突出部68处对软管62施加压缩力之后释放。这等于相当大的/有效的压缩夹紧力（垂直于联接器主体52的轴线）。需注意的是，在组装时需要单独的弹簧压缩工具以将保持弹簧60压缩足够的距离从而允许软管62在保持弹簧60处于其压缩状态下时被插在软管接头56上。

当在软管联接器组件50上轴向载荷由于机械力以及由于流体的压力而增大时，通过简单地增大保持弹簧60的安装长度以补偿因软管联接器组件50的拉伸导致的壁厚减小，保持弹簧60在软管上在更高的压力下提供相对恒定的夹紧力。

现参考图10，图10是软管联接器62的另一实施例的透视图，其中保持弹簧60通过弹簧基底76在联接器凸缘59处组装在联接器主体54上。为组装软管联接器组件50，保持弹簧60被压缩，使得弹簧挡圈72被推回超过软管凸起68足够远以便为软管62被推至联接器鼻部56上、然后越过软管凸起68并到达软管止动部58提供间隙。软管62被推至越过软管联接器52的软管斜切部70，并越过在联接器鼻部56的外表面上形成的鼻部凸起68。软管62变形且被示出为软管凸起63以符合软管凸起68的形状。然后保持弹簧60被释放且轴向地移动至覆盖并通过弹簧挡圈72中的弹簧斜切部71在软管凸起63处向软管62施加夹紧力。存在在软管凸起63处施加于软管的周向的夹紧力，该周向的夹紧力将软管62限制在该保持弹簧60和鼻部凸起68之间。存在施加于软管62的轴向力和径向压缩力两者，迫使该软管抵靠着鼻部凸起68以在联接器鼻部56处使软管62相对于软管联接器52、并且更具体地在软管接头突出部28处密封。

本发明参考在前的示例被具体地示出和说明，但这仅仅是实现本发明的最优方式的例子。本领域技术人员应理解，在实施本发明时可采用本文所描述的本发明示例的各种替代方案，而不会脱离本发明在所附的权利要求中限定的主旨和范围。所附的权利要求限定了本发明的范围，并且因此覆盖这些权利要求及其等同方案的范围内的方法和设备。本发明的描述应被理解为包括本文所描述的元素的所有新的和非显而易见的组合，对这些元素的任何新的和非显而易见的组合可以在此申请或之后的申请中提出权利要求。此外，本文的示例是示意性的，对此申请或之后的申请中可能要求保护的所有可能的组合而言，没有单个特征或元素是必要的。

Claims (11)

1.一种流体联接器（12，52），所述流体联接器用于将软管（22，62）保持在所述流体联接器（12，52）上，包括：

联接器主体（14，54），所述联接器主体具有联接器接头（16，56）和形成在所述联接器接头（16，62）上的联接器突出部（28，68）；

保持弹簧（20，60），所述保持弹簧附接至所述软管联接器（12，52），并且设置成在所述联接器突出部（28，68）处接触所述软管（22，62）并在该软管上施加夹紧力。

2.根据权利要求1所述的流体联接器（12，52），其特征在于，所述保持弹簧（20，60）是两线式螺旋弹簧。

3.根据权利要求1所述的流体联接器（12，62），其特征在于，所述保持弹簧（20，60）是三线式螺旋弹簧。

4.根据权利要求1所述的流体联接器（12，62），其特征在于，所述保持弹簧（20，60）在一端包括弹簧挡圈（19，59），所述弹簧挡圈（19，59）在所述联接器突出部（28，68）处接触所述软管（22，62）并在该软管上施加力。

5.一种将软管（22，62）保持在软管联接器（12，52）上的方法，包括：

提供联接器主体（14，54）；

提供软管接头主体（16，56），所述软管接头主体从所述联接器主体（14，54）延伸并具有形成在该软管接头主体上的至少一个软管突出部（28，68）；

提供保持弹簧（20，60），所述保持弹簧附接至所述联接器主体（14，54）并基本上覆盖所述软管接头（16，56）和软管突出部（28，68）；

提供用于流体输送的软管（22，62）；

然后将所述软管（22，62）推至所述软管接头（16，56）上；

然后压缩所述保持弹簧（20，60）；

释放所述保持弹簧（20，60）以在所述软管突出部（28，68）处在所述软管（22，62）上施加夹紧力。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括附接至所述保持弹簧（20，60）的一端的弹簧挡圈（19，59）和附接至所述保持弹簧（20，60）的第二端的弹簧基底（36，76）。

7.根据权利要求5所述的方法，还包括形成在所述弹簧挡圈（32，72）上的弹簧斜切部（61），所述弹簧斜切部（61）在所述软管突出部（28，68）处接触所述软管（22，62）。

8.一种流体联接器（12，52），所述流体联接器用于将软管（22，62）保持在所述流体联接器（12，52）上，包括：

流体联接器主体（14，54）；

从所述联接器主体（14，54）延伸的软管接头（16，56），所述软管接头（16，56）具有形成在该软管接头上的至少一个软管突出部（28，68）；

保持弹簧（20，60），所述保持弹簧具有附接至所述保持弹簧（20，60）的第一端的弹簧基底（36，76），所述弹簧基底（36，76）附接至所述流体联接器主体（14，54），所述保持弹簧（20，60）具有附接至所述保持弹簧（20，60）的第二端的弹簧挡圈（32，72），所述保持弹簧（20，60）延伸至覆盖所述软管接头（16，56）的基本部分并覆盖所述软管突出部（28，68）。

9.根据权利要求8所述的流体联接器（12，52），还包括软管（22,62），当所述弹簧挡圈（32，72）在所述软管突出部（28，68）处接触所述软管（22，62）时，所述软管接合所述软管接头（16，56）及所述软管突出部（28，68）。

10.根据权利要求9所述的流体联接器（12，52），其特征在于，所述弹簧挡圈（32，72）具有形成在所述弹簧挡圈（32，72）的内边缘上的弹簧斜切部（61），所述弹簧斜切部（61）在所述软管突出部（28，68）处接触所述软管（22，62）。

11.根据权利要求8所述的流体联接器（12，52），还包括附接至所述联接器主体（14，54）的主体凸缘（19，59），所述主体凸缘（19，59）附接至所述保持弹簧（20，60）。

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